Warum ist der Wirkungsgrad einer PV-Anlage so niedrig?

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2 Antworten

Da spielen eine Menge Faktoren mit. Silizium hat eine Bandlücke von rund 1eV, also im nahen Infrarot, mit indirektem Übergang. Die Sonne ist fast ein Schwarzkörperstrahler mit einer Temperatur von rund 5000K, also rund 2eV.

Ein Großteil der Sonnenstrahlung wird reflektiert. Silizium spiegelt im sichtbaren Bereich! Alles unterhalb von 1eV geht einfach durch - Anti-Stokes Absorption ist nicht schrecklich effizient. Das ist ähnlich irrelevant wie Doppelpaarbildung jenseits von 2eV. Es gibt also nur einen schmalen Bereich der Sonnenstrahlung, der überhaupt nutzbar ist. Und der ist nichtmal im Strahlungsmaximum.

Danach kommen Prozesse im Ladungsträgertransport. Zu schnelle Ladungsträger werden schlechter in den Dotierungstöpfen eingefangen als langsamere, usw.

Hintergrundinformationen findest Du unter dem Stichwort Shockley-Queisser-Limit. Es gibt eine theoretische Obergrenze bei rund 30%. Das sind dann aber keine einfachen Solarzellen mehr, sondern Wunderwerke der Halbleiterherstellung und Oberflächentechnologie. Für den Masseneinsatz viel zu teuer und vermutlich auch nicht haltbar genug.

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Kommentar von MaxaMax
23.05.2016, 14:07

Danke vielmals, für die Antwort.

Wenn ich das richtig verstanden habe, sind meine Ansätze als zumindest nicht komplett falsch, da du ja zumindest auch auf die Begrenzung des inneren Photoeffektes eingegangen bist.

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Ich hoffe, du verzeihst, dass ich mich als Biologe und Chemiker da einmische. Und auch das nur vom Studium her, gearbeitet habe ich in dem Bereich nie.

Halbwissen ist nicht gefählich, sondern der Normalzustand. Gefählich ist nur, wenn man nicht weiß, dass es Halbwissen ist.

Verglichen mit der Photosynthese ist der Wirkungsgrad der Photovoltaik jedenfalls schon recht gut. Bei normalen Landpflanzen ist der kaum 1 %. Und das im Gegensatz zu anderen biologischen Prozessen, wie der Muskelarbeit.
Ich komme mit der Energie von 2 Litern Pflanzenöl jedenfalls weiter als jedes Mofa mit 2 Litern Sprit.

Auch 10 % bei PV-Anlagen sind jedenfalls besser, als Palmölplantagen an die Stelle von Urwäldern zu setzen.
Und daneben gibt es ja auch noch die Möglichkeit der Solar-Thermie-Kraftwerke, die sogar mit Unralttechnik möglich ist, wenn man nur den Willen dazu hat.

Also eher Off-topik. Aber Wissen darf nie einen Tellerrand haben.

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Kommentar von MaxaMax
17.05.2016, 18:34

Da hast du natürlich Recht, mit allem was du sagtest. Ich bin da auch ziemlich einer Meinung mit dir, wobei ich natürlich nicht das fundierte Wissen zur Biologie oder Biochemie habe.

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